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USB3.0攻顶就看主机端
市场3变化+产业3特色

【作者: 朱致宜】2011年03月03日 星期四

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过去谈到USB3.0,我们通常会先联想到各式外接储存装置。


确实没错,2010年Computex时,内存模块厂炮声隆隆开打,外接式硬盘、随身碟...,这是第一波向市场探测水温的应用装置,截至目前为止,USB3.0装置端市场可说是杀红了眼;并在下半年起陆续发展出不同的应用形式。


不过,USB3.0欲真正地普及,装置端与主机端的产品渗透率同样重要。在过去这一年,主机端的变化更加丰富。瑞萨电子依然独占鳌头,但其他厂商纷纷各凭本事切入市场,带来了良性的竞争。此外,规格的齐备与芯片组厂商的松口逐步支持,也让USB3.0主机端控制芯片得以协助整体产业在今年正式攻顶。


打开市场接受度 3个变化

根据市调机构Gartner预估,2011年全球主板与笔记本电脑采用USB3.0比重将开始攀升,预估至2014年,市场渗透率将超过50%。评估市场能够急起直追的证据,估计可从目前市场上的三个变化嗅出态势的转变。


变化1:xHCI1.0正式发布

从1.1时代开始,Intel就针对USB公布主机控制接口OHCI,到了2.0时代,于OHCI之外,以双信道方式另辟EHCI接口支持480MBps速度。而面对USB3.0翻涨10倍的速度理论值,Intel负责订定一个全新的主机控制接口,得以同时涵括过去的协议,以解决驱动程序复杂度和硬件包袱,这就是xHCI的由来。


此外,xHCI背负的任务不仅于此,同时也设定为有更高的扩展性,未来带宽如要再扩展、甚至导入新规格,xHCI都能够以一挡之。2008年,Intel公布草案形式的0.9版本,随后升级至0.96, 但正式版本却迟至2010年5月才正式公布。


硬件规格大致上相同,1.0和0.96阪本差异何在?钰创电子表示,主要在TRB的排列可以改善驱动与硬件执行效率。不过,目前USB-IF尚未针对xHCI正式列出认证测试的标准。最早出货、量也最大的瑞萨电子董事暨总经理久保慎一表示,从0.96到1.0的确是必然过程,瑞萨也有相应布局,但在认证标准确认之前,客户对于向下兼容的要求反而更加殷切。也就是说,xHCI1.0对现行市场影响不大,但对于OEM厂商来说确有劝进作用,长远来说可望提高USB3.0的产品渗透率。



《图一 USB控制接口协议演进(Source:瑞萨电子)》
《图一 USB控制接口协议演进(Source:瑞萨电子)》

变化2:主板规格成为标准配备

再来看主机端的市场接受度。


主板厂商是最先表态支持的,在2010年年初就能在高阶机种中看到USB3.0


的身影,由于当时仅瑞萨电子一家支持,物以稀为贵,故多是「意思意思」作个1、2个端口。不过,即使上半年主板产业遭遇欧洲债信危机影响表现不如预期,但USB3.0仍以高于预期的方式渗透产品线。


经过一年的时日,再看2011年CES主要主板业者所发表的新品,可以明显发现USB3.0不再专属于高阶机种,实际支持的端口数量也开始增加。以技嘉与微星为例,高阶款分别为10组与4组。在新款笔记本电脑部份,USB3.0同样也有成为基本规格的态势。


此外,过去老大哥Intel对于USB3.0的态度始终暧昧不明,始终是陷入红海厮杀的装置端厂商心头之痛。不过,去年年底Intel终于对外表明「支持USB3.0」,并且以自家主板DX58SO2的实际支持、喂给厂商一颗定心丸。


事已至此,USB3.0主机端的拓展其实万事具备、只欠Intel那从来不确切说明时程的芯片组大吹东风了。


变化3:老大哥松口 Intel逐步支持

Intel官方并未对外公布确切的时间点,但我们可从今年年初发表的Sandy Bridge系列产品一窥Intel对USB3.0的布局。今年新款6系列芯片组的PCI-E信道传输速度为5GT/s,独立芯片业者不需再外加PLX芯片解决速度受限问题,这项规格的进展被投顾分析师解读为「解除天险」。


此外,Intel亚太区技术营销服务事业群营销部产品线经理曾立方也首度正式表示,Intel会随tick-tock model成熟推展,根据终端用户的需求推出支持USB3.0的芯片组。「tick-tock model」是Intel维持其产品永占领先的策略,简单来说就是以两年为周期,先以旧架构配合新制程推出产品(Tick);等技术成熟后则再推出新架构+新制程的完整产品(Tock)。


另一方面,另一大厂AMD也紧咬着这块市场不放。市场传言,搭配Fusion处理器即将上市的芯片组「Hudson」,其最高阶的产品(M3)将整合四组USB3.0端口,市场传言指出可能在今年年中就可望破冰。不过AMD官方目前否认这项传言。


《图二 Intel亚太区技术营销服务事业群客户计算机技术平台营销部总监刘景慈介绍2011之SandyBridge新产品。》
《图二 Intel亚太区技术营销服务事业群客户计算机技术平台营销部总监刘景慈介绍2011之SandyBridge新产品。》

主机端产业现况 3大特色

市场利多放送完毕,回到基本产业面看看擂台上的景况。如果要用最简单的形容词来描述主机端市场,笔者会选择「人少」、「认证难」以及「赚很大」这三个形容词。


「人很少」-瑞萨一枝独秀 各家进度说分明

与装置端百家争鸣状况不同,USB3.0主机端起初只有一个选手-前身为NEC的瑞萨电子;直到2010年11月,美商FrescoLogic才正式取得USB-IF认证。其间虽不乏台厂、外资喊话进入市场,但截至目前为止仍是瑞萨电子一枝独秀的态势。


谈起在USB3.0的独霸姿态,瑞萨电子董事暨总经理久保慎一露出相当自豪的神情。的确,2009年至今,瑞萨电子已经出货20个million,更以老道的USB2.0经验,在USB-IF衬职扮演主机端强而有力的协同角色。装置端的厂商甚至要向USB-IF购买坎入瑞萨芯片的PDK回去测试,自家准备妥当以后再送往USB-IF的实验室,大胆地说,瑞萨就是这个产业中领导、也具影响力的厂商。


至于第二顺位进入市场的Fresco Logic,虽然仍然落在后头,不过在2010年年底第一代产品也突破了100万颗的出货量。而第二代产品符合xHCI1.0规范,目前仍在USB-IF实验室进行验证。另一家外资厂商德州仪器(TI)在USB3.0也有全产品线的布局,不过目前主机端产品还在测试验证行列,德州仪器亚洲市场开发高效能模拟产品营销经理林士元表示预计二月底步入量产。


《图三 TI 亚洲市场开发高效能模拟产品营销经理林士元。》
《图三 TI 亚洲市场开发高效能模拟产品营销经理林士元。》

台湾厂商在这块市场也相当「争气」,祥硕科技与钰创科技两家公司强打自主开发IP,推出2个端口之产品。两家公司的产品虽然都还在USB-IF验证当中,但去年年底已开始小量出货。钰创主打为唯一符合xHCI1.0的台厂,祥硕则由于在装置端出货量相当大,拥有先进入市场的优势,并支持BC1.1。


「认证难」-规范严格 确保芯片质量

观察目前的市场生态,不难发现,主机控制芯片的USB-IF认证似乎比装置端更难到手,事实上,这是主机端市场竞争者不若装置端聚集各路人马的重要原因。Fresco Logic总经理颜哲渊谈起认证过程,忍不住大叹:「血泪之路!」论其难度所在,正在于一方面要与操作系统配合,一方面要与超过1000项各式各样的装置进行兼容性测试。USB-IF所给予的条件之严苛,远远超过一般用户的经验。来来往往反复测试,个把个月的时间就过去了。


《图四 FrescoLogic总经理颜哲渊。》
《图四 FrescoLogic总经理颜哲渊。》

瑞萨电子久保慎一说,对于厂商来说,USB-IF所颁布的规格就宛若圣经。但正所谓望文生义,同一条规则可能出现不同解读,进而出现设计上的歧异。瑞萨电子当年之所以能够顺利取得认证,除了是规格制定者之一,另一个要诀就是在藉由USB2.0扎实的经验,在最初设计时间,就让物理层(PHY)质量超越认证规范的3米达到5米的间距,以后无论要测试如何严苛都能够游刃有余,以免「挖东墙、补西墙」造成后患不绝。


对于厂商感到的难处,USB-IF总裁Jeff Ravencraft很坦白表示:「认证很难,但也代表了我们的LOGO可不是随处乱盖的橡皮图章」。亦即,不浮滥颁发的认证,才能对旗下产品的质量担起保证。


「赚很大」-竞争者少但获利可期 市场相对健康

不过,也因为USB3.0主机端市场进入门坎高,让这块饼显得特别大块、也十分香甜可口。装置端(尤其储存领域)投入者众,去年年中就已杀成一片红海,凯基证券2010年年底发布投资报告中就明白表示,对于USB3.0 Flash控制器与SATA-Bridge市场看法趋于保守。


当然,「降价」这来得又快又疾的压力可说是放诸四海皆准,对于产品周期更新快速的电子产品来说,「降价」更是与「普及」画上等号。久保慎一表示,USB3.0普及速度较2.0快上许多,不过降价速度与出货量的上升幅度互相权衡之下,仍然有一定程度的平衡,在瑞萨的角度而言,主机端控制芯片市场体质仍属健康,瑞萨也会致力于研发更有竞争力的产品。


USB3.0主机端芯片开发商进度(Source:各厂商,制表:朱致宜)


























































 

瑞萨电子

睿思科技

德州仪器

祥硕科技

钰创科技

产品

D720200/200A/2XX

FL1000/FL1009

TUSB7320/7340

ASM1042

EJ168

IP

优点

自有;部分


与智原合作

部份自有

优点

优点

xHCI版本

0.96/0.96/1.0(预)

0.96/1.0

0.96

0.96

1.0

USB-IF

2009.5/2010.8/预Q211

2010.11/尚未通过

尚未通过

尚未通过(预2011.3)

尚未通过

端口数量

2/4

1/2

2/4

2

2

量产

●(第三代预计2011Q3)

超过100万颗

预-2月底


不过,一但USB3.0被整合到芯片组中,USB3.0主机端控制芯片市场会不会厄然中止?对此,颜哲渊坦言,独立主机端芯片的生命周期确实有限,但这是必然要走的道路,如果芯片组不支持,代表USB做为计算机联外传输接口的权威性将备受质疑。


颜哲渊进一步补充,即便芯片组推出,独立型芯片市场仍有一段好日可过,他认为2011到2013年将是USB3.0主机端控制芯片的市场黄金期,随后随着Intel产品出货量增加而递减。举例而言,端口需求如高于4个,即使芯片组已有支持,仍然必须外加独立控制芯片。久保慎一则说,高效能、低功耗与追寻更小的封装尺寸,是主机端控制芯片未来研发的方向。


未来之路:纵向追高、横向扩展

USB3.0话题在台湾一直相当火热。虽然规格的开发与制定起始于美国,但台湾却拥有相当完整的产业价值链。颜哲渊说,台湾拥有丰沛的IC设计与制造力量,并在营销到客户端系统开发销售都相当在行。Jeff Ravencraft也曾肯定表示,台湾科技业研发人员素质高,是USB-IF推展时期的重要伙伴。



《图五 2011年USB3.0产值将达2.52亿美元、应用达3.84亿组(Source:凯基证券)》
《图五 2011年USB3.0产值将达2.52亿美元、应用达3.84亿组(Source:凯基证券)》

下一站扩大市场 消费性电子是目标

USB3.0确实以太子之姿登基了,拼凑目前所得到的讯息,预计最慢明年计算机芯片组就会全面支持。随着在PC市场的渗透率打开,这些封有功禄的芯片厂商又将何去何从?


「我们很清楚市场的高点在哪里,也准备了相应的策略。」颜哲渊如是说。主机端控制芯片厂商向彼端的装置端发展,已经是确定趋势。祥硕和TI本来就有布局装置端,FrescoLogic则是在去年就已积极布局装置端产品,瑞萨电子游刃有余,选择于今年下半年开始进军装置端。



《图六 USB3.0推广开发进度表(Source:SMSC.本社数据;制表:朱致宜)》
《图六 USB3.0推广开发进度表(Source:SMSC.本社数据;制表:朱致宜)》

USB3.0应用领域也开始冲破传统计算机的范畴,针对非传统PC市场应用提供解决方案。如嵌入式计算机、平板计算机都是目标对象。CES中,技嘉就有推出搭载USB3.0的平板计算机,SMSC虽然不是主机端控制芯片厂商,但也有着相当不一样的应用:多媒体影像传输。SMSC产品营销总监Mark Fu表示,远程绘图技术可以透过USB3.0缆线将PC中的图像文件案传出至多重屏幕,未来可望切入数字电子广告牌。


TI去年推出的USB3.0收发器,锁定应用范围就包括了多媒体手持设备、智能型手机与数字相机...等嵌入式市场。林士元认为USB3.0可以简化行动装置的端口设计,充电快速也是利基所在。不过,去年春季笔者造访硅谷时,快捷半导体(Fairchild)即表示,虽然看好Micro-USB一统智能手机传输接口,但其实同时也在布局HDMI,并对于USB3.0是否能够攻入手机市场持保守观望态度。


瑜亮情结?LightPeak VS. USB3.0说分明

《图七 USB-IF总裁Jeff Ravencraft:LightPeak仍在未来,USB则是「现在」。》
《图七 USB-IF总裁Jeff Ravencraft:LightPeak仍在未来,USB则是「现在」。》

放眼更长远的未来,很难不提到同为Intel所推广的另一高速传输技术-LightPeak。尤其Intel在松口谈论USB3.0之前三缄其口的态度,更让人不免遐想:Intel是否要弃一手扶植长大的USB3.0于不顾了?


这两个超高速传输接口是否真的存有瑜亮情结?这个大家都关心的问题,笔者正式访查了产业三要角:推广组织USB-IF、芯片组主要厂商Intel以及HOST端芯片最大厂商瑞萨电子。


《图八 Intel亚太区技术营销服务事业群营销部产品线经理曾立方: USB3.0负责系统连接终端装置,而LightPeak则用于超大带宽传输的子系统互连。》
《图八 Intel亚太区技术营销服务事业群营销部产品线经理曾立方: USB3.0负责系统连接终端装置,而LightPeak则用于超大带宽传输的子系统互连。》

USB-IF总裁Jeff Ravencraft表示,USB在生活中无所不在,但LightPeak仍在发展之史。瑞萨电子久保慎一也有着相同的看法,他说,以终端产品的渗透率来看,两者因起跑点不同而有着悬殊差别。如从OEM厂商樽节成本的角度看来,光纤缆线的布建成本太高,也可能是LightPeak未来会遭遇到的问题。他并透露。当初USB3.0在规格制定时曾考虑将光学特性纳入其中,但考虑到向下兼容造成的成本问题而未成真。不过瑞萨电子也有此技术,也期待LightPeak市场的到来。


《图九 瑞萨电子董事暨总经理久保慎一:USB3.0的终端产品渗透率远远胜出,瑞萨以技术布局期待其到来。》
《图九 瑞萨电子董事暨总经理久保慎一:USB3.0的终端产品渗透率远远胜出,瑞萨以技术布局期待其到来。》

关键角色Intel怎么想?曾立方表示,两者的应用稍有不同,USB3.0比LightPeak更靠近终端用户。两者应该是相辅相成的关系,USB3.0负责系统连接终端装置,而LightPeak则用于超大带宽传输的子系统互连。曾立方说,这两种接口都已在实体系统设计验证中,未来甚至不排除可看到在单一系统设计中同时见到这两张「超速王牌」。


当然,路总得一步一步稳稳地走。至少我们知道,站稳了PC江山,USB3.0在今年肯定能以「不注意也难」的姿态铺天盖地而来。


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